(57)【要約】【課題】  試料液に含まれる物質の種類や量を、簡便に測定する。【解決手段】  セル１２ｓ内に基準液Ｓを満たし、セル１２ｘ内に試料液Ｓを満たし、電極ｓ１，ｓ４間及び電極ｘ１，ｘ４間に電流供給部１４から電流ｉを流す。電極ｓ１，ｓ４間と電極ｘ１，ｘ４間とは直列に接続されているので、電極ｓ１，ｓ４間に流れる電流と電極ｘ１，ｘ４間に流れる電流は等しく電流ｉである。そして、電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓと電極ｘ２，ｘ３間の電圧Ｖｘとの電圧差Ｖを、電圧差検出部１６で検出する。電極ｓ２，ｓ３間の抵抗値をＲｓ、電極ｘ２，ｘ３間の抵抗値をＲｘ、係数をｋとすると、Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓ＝（Ｒｘ−Ｒｓ）（ｋ・ｉ）であるから、電圧差Ｖは基準液Ｓと試料液Ｘとの抵抗差ΔＲ（＝Ｒｘ−Ｒｓ）に対応する。このように、基準液Ｓと試料液Ｘとの抵抗差ΔＲが瞬時に得られるので、試料液Ｘに含まれる物質の種類や量の測定が簡便になる。【選択図】  図１
2005147938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる基準体に接する複数の基準体用電極と、
被測定対象となる試料体に接する複数の試料体用電極と、
前記複数の基準体用電極間と前記複数の試料体用電極間とに電流を流す電流供給部と、
前記複数の基準体用電極間の抵抗率と前記複数の試料体用電極間の抵抗率との差を検出する抵抗率差検出部と、
を備えた抵抗率計。
【請求項２】
前記電流供給部は、前記複数の基準体用電極間と前記複数の試料体用電極間とを直列に接続して電流を流すものであり、
前記抵抗率差検出部は、前記複数の基準体用電極間の電圧と前記複数の試料体用電極間の電圧との差を検出する電圧差検出部である、
請求項１記載の抵抗率計。
【請求項３】
前記基準体を収容する基準体収容部と、前記試料体を収容する試料体収容部とを更に備え、
前記複数の基準体用電極は前記基準体収容部内に設けられ、前記複数の試料体用電極は前記試料体収容部内に設けられた、
請求項１又は２記載の抵抗率計。
【請求項４】
前記複数の基準体用電極は、一対の基準体通電用電極と、これらの基準体通電用電極間において前記電流の流れる方向に沿って配設された一対の基準体測定用電極とからなり、
前記複数の試料体用電極は、一対の試料体通電用電極と、これらの試料体通電用電極間において前記電流の流れる方向に沿って配設された一対の試料体測定用電極とからなり、
前記電流供給部は、前記一対の基準体通電用電極間と前記一対の試料体通電用電極間とを直列に接続して電流を流し、
前記電圧差検出部は、前記一対の基準体測定用電極間の電圧と前記一対の試料体測定用電極間の電圧との差を検出する、
請求項２又は３記載の抵抗率計。
【請求項５】
前記複数の基準体用電極は、一対の基準体通電用電極と、これらの基準体通電用電極間に設けられた一つの基準体測定用電極とからなり、
前記複数の試料体用電極は、一対の試料体通電用電極と、これらの試料体通電用電極間に設けられた一つの試料体測定用電極とからなり、
前記電流供給部は、前記一対の基準体通電用電極間と前記一対の試料体通電用電極間とを接地点を挟んで直列に接続して電流を流し、
前記電圧差検出部は、前記接地点に対する前記基準体測定用電極の電圧と前記接地点に対する前記試料体測定用電極の電圧との差を検出する、
請求項２又は３記載の抵抗率計。
【請求項６】
前記一対の基準体測定用電極間の電圧又は前記一対の試料体測定用電極間の電圧が常に一定になるように、前記電流供給部から流れる前記電流を制御する電圧調整部を更に備えた、
請求項４記載の抵抗率計。
【請求項７】
前記接地点に対する前記基準体測定用電極の電圧又は前記接地点に対する前記試料体測定用電極の電圧が常に一定になるように、前記電流供給部から流れる前記電流を制御する電圧調整部を更に備えた、
請求項５記載の抵抗率計。
【請求項８】
前記電流供給部から流れる前記電流を常に一定になるように制御する電流調整部を更に備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の抵抗率計。
【請求項９】
前記基準体及び前記試料体は、液体、固体又はこれらの混合物である、
請求項１乃至８のいずれかに記載の抵抗率計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、固体等の抵抗率を測定するための抵抗率計に関する。なお、導電率は抵抗率の単なる逆数であるから、本明細書及び本特許請求の範囲では導電率の概念を抵抗率の概念に含めるものとする。
【背景技術】
【０００２】
近年、水や大気の悪化が叫ばれ、その浄化が必要になっている。その基礎として、水や大気に含まれる物質の種類や量を、正確かつ簡便に測定することが要望されている。そのような測定を実現する技術として、水の抵抗率を測定したり、大気を何らかの液体に溶け込ませてその液体の抵抗率を測定したりすることが挙げられる。
【０００３】
このような測定に使われる抵抗率計として、四電極法によって液体の抵抗率を測定するものが知られている（例えば下記特許文献１）。図４は、この抵抗率計を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００４】
抵抗率計８０は、発振部８１、電圧制御部８２、絶縁トランス８３、電流検出用抵抗器８４、プローブ８５、増幅器８９、ツェナーダイオード９０、整流部９１、ゼロ−ゲイン調整部９２、温度補償部９３、抵抗率表示部９４等から構成されている。プローブ８５は、円筒状の絶縁物からなる支柱８６と、支柱８６の周囲に所定間隔で嵌め込まれた環状の電流電極８７Ａ，８７Ｂ及び電圧電極８８Ａ，８８Ｂとから構成され、試料液（図示せず）中に投入される。一対の電流電極８７Ａ，８７Ｂは互いに離れて位置し、一対の電圧電極８８Ａ，８８Ｂは電流電極８７Ａ，８７Ｂの内側で互いに離れて位置している。
【０００５】
発振部８１から出力された交流電圧は、電圧制御部８２で所定電圧に調整され、絶縁トランス８３を介して電流電極８７Ａ，８７Ｂに印加される。すると、電圧電極８８Ａ，８８Ｂ間の試料液中に電流ｉが流れ、この電流ｉが絶縁トランス８３の二次側に介挿された電流検出用抵抗器８４を流れることにより、電流検出用抵抗器８４で電流ｉに対応した電圧降下が発生する。この電圧降下分の交流電圧は、整流部９１で直流電圧に変換され、ゼロ−ゲイン調整部９２及び温度補償部９３を経て、抵抗率表示部９４で試料液の抵抗率ρとして表示される。このとき、ゼロ−ゲイン調整部９２は、電流ｉが０のときに出力電圧が０になるようにゲインを調整する。温度補償部９３は、試料液の抵抗率ρの温度変化を補償する。
【０００６】
一方、電圧電極８８Ａ，８８Ｂ間で生じた電圧ｖは、増幅器８９及びツェナーダイオード９０を介して電圧制御部８２へフィードバックされ、電圧制御部８２内で直流電圧からなる制御電圧に変換される。電圧制御部８２は、この制御電圧に応じて、電圧ｖが常に一定となるように、出力電圧を調整する。したがって、電圧ｖが一定値であり、電流ｉが測定値であることから、試料液の抵抗率ρは、ρ＝ｋ（ｖ／ｉ）で与えられる。ただし、ｋは、電極構造によって決まる定数である。
【０００７】
四電極法による抵抗率計８０では、二電極法すなわち電圧電極と電流電極とが兼用された構成に比べて、電極の汚れ、電極表面の化学変化、電極インピーダンスの影響（以上の三つを、以下単に「電極の汚れ」と総称する。）や、電界分布の影響を受け難いという利点がある。その理由は、電圧電極８８Ａ，８８Ｂは、電圧測定専用であるため電流がほとんど流れないので、電極表面の汚れでの電圧降下が無視できるからである。また、電圧印加専用の電流電極８７Ａ，８７Ｂの内側に電圧電極８８Ａ，８８Ｂが位置するので、電圧電極８８Ａ，８８Ｂ周辺の電界分布が均一になるからである。
【０００８】
温度補償部９３の動作について説明する。試料液の抵抗率ρは、温度変化に伴って変化する性質（以下「温度特性」という。）を有する。そのため、予め、抵抗率ρの温度特性を測定しておき、その温度特性を温度補償部９３のメモリにソフトウェア化（例えば数式化又はマップ化）しておく。そして、抵抗率ρの測定時に、試料液の温度も測定して温度補償部９３に入力すると、温度補償部９３が試料液の温度に応じて抵抗率ρを修正する。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５２−３３４６４号公報（第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の抵抗率計８０では、次のような問題があった。
【００１１】
（１）．試料液に含まれる物質の量を抵抗率ρによって測定する場合は、次の手順が必要であった。まず、何も含まれていない基準液の抵抗率ρ０を、予め抵抗率計８０を用いて測定しておく。続いて、試料液の抵抗率ρを、抵抗率計８０を用いて測定する。最後に、抵抗率ρ０と抵抗率ρとを比較して、その差に対応する物質の量を換算表などで調べる。このように、試料液に含まれる物質の量を知るまでに、たいへんな労力を必要とした。
【００１２】
（２）．抵抗率ρの温度特性をソフトウェア化する作業に、手間がかかる。また、抵抗率ρの温度特性は、試料液の種類や濃度によっても異なる。そのため、それらの温度特性をソフトウェア化するには膨大な工数がかかり、ソフトウェア化しなければ測定精度が低下する。更に、抵抗率ρの測定時に試料液の温度を測定する温度センサが必要になるとともに、その温度センサで得られたデータを温度補償部９３に入力する構成も必要になる。
【００１３】
そこで、本発明の第一の目的は、試料液に含まれる物質の種類や量を簡便に測定できる抵抗率計を提供することにある。本発明の第二の目的は、温度特性の影響を受けない抵抗率計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の抵抗率計は、基準となる基準体に接する複数の基準体用電極と、被測定対象となる試料体に接する複数の試料体用電極と、前記複数の基準体用電極間と前記複数の試料体用電極間とに電流を流す電流供給部と、前記複数の基準体用電極間の抵抗率と前記複数の試料体用電極間の抵抗率との差を検出する抵抗率差検出部とを備えたものである。
【００１５】
基準体用電極は基準体に接し、試料体用電極は試料体に接し、電流供給部によって双方に電流が流れる。基準体用電極間と試料体用電極間とは、直列接続でも並列接続でもどちらでもよい。直列接続の場合は、基準体用電極間と試料体用電極間とに同じ電流が流れるので、基準体用電極間と試料体用電極間との電圧差が、基準体と試料体との抵抗率差に対応する。一方、並列接続の場合は、基準体用電極間と試料体用電極間とに同じ電圧が印加されるので、基準体用電極間と試料体用電極間との電流差が、基準体と試料体との抵抗率差に対応する。このように、基準体と試料体との抵抗率差が瞬時に得られるので、試料体に含まれる物質の種類や量の測定が簡便になる。また、基準体用電極及び試料体用電極は、それぞれ二電極法の構成としても、四電極法の構成としてもよい。基準体用電極間と試料体用電極間との電圧差又は電流差は、単純に減算（異符号の場合は絶対値の減算）してもよいし、除算（比をとる）してもよい。電圧差又は電流差が無い場合、これらを減算によって求めると「０」となり、除算によって求めると「１」となる。
【００１６】
請求項２記載の抵抗率計は、請求項１記載の抵抗率計において、前記電流供給部は、前記複数の基準体用電極間と前記複数の試料体用電極間とを直列に接続して電流を流すものであり、前記抵抗率差検出部は、前記複数の基準体用電極間の電圧と前記複数の試料体用電極間の電圧との差を検出する電圧差検出部である、というものである。
【００１７】
基準体用電極間と試料体用電極間とが直列接続になっているので、基準体用電極間と試料体用電極間とに同じ電流が流れる。そのため、基準体用電極間と試料体用電極間との電圧差が、基準体と試料体との抵抗率差に対応する。このように、電圧差によって抵抗率差を測定する場合は、後述する四電極法による高精度の測定が可能となる。
【００１８】
請求項３記載の抵抗率計は、請求項１又は２記載の抵抗率計において、前記基準体を収容する基準体収容部と、前記試料体を収容する試料体収容部とを更に備え、前記複数の基準体用電極は前記基準体収容部内に設けられ、前記複数の試料体用電極は前記試料体収容部内に設けられた、というものである。
【００１９】
基準体用電極を有する基準体収容部と試料体用電極を有する試料体収容部とを備えたことにより、基準体収容部及び試料体収容部にそれぞれ基準体及び試料体を入れて、これらの抵抗率差を測定することが可能となる。
【００２０】
請求項４記載の抵抗率計は、請求項２又は３記載の抵抗率計において、前記複数の基準体用電極は、一対の基準体通電用電極と、これらの基準体通電用電極間において前記電流の流れる方向に沿って配設された一対の基準体測定用電極とからなり、前記複数の試料体用電極は、一対の試料体通電用電極と、これらの試料体通電用電極間において前記電流の流れる方向に沿って配設された一対の試料体測定用電極とからなり、前記電流供給部は、前記一対の基準体通電用電極間と前記一対の試料体通電用電極間とを直列に接続して電流を流し、前記電圧差検出部は、前記一対の基準体測定用電極間の電圧と前記一対の試料体測定用電極間の電圧との差を検出する、というものである。
【００２１】
本発明は、四電極法を用いている。一対の測定用電極は、一対の通電用電極間に設けられている。測定用電極は、電圧測定専用であるため電流がほとんど流れないので、電極表面の汚れでの電圧降下が無視できる。また、一対の通電用電極間に測定用電極が位置するので、測定用電極周辺の電界分布が均一になる。したがって、電極の汚れや電界分布の影響を受け難い測定が可能となる。
【００２２】
請求項５記載の抵抗率計は、請求項２又は３記載の抵抗率計において、前記複数の基準体用電極は、一対の基準体通電用電極と、これらの基準体通電用電極間に設けられた一つの基準体測定用電極とからなり、前記複数の試料体用電極は、一対の試料体通電用電極と、これらの試料体通電用電極間に設けられた一つの試料体測定用電極とからなり、前記電流供給部は、前記一対の基準体通電用電極間と前記一対の試料体通電用電極間とを接地点を挟んで直列に接続して電流を流し、前記電圧差検出部は、前記接地点に対する前記基準体測定用電極の電圧と前記接地点に対する前記試料体測定用電極の電圧との差を検出する、というものである。
【００２３】
本発明は、簡易型の四電極法を用いている。正確には、二電極法と四電極法との中間的なものであるので、以下「三電極法」という。本発明では、四電極法に比べて電極数が少ないので、構成が簡単になるものの、測定精度がやや落ちる。その理由は、接地点に対する測定用電極の電圧に、通電用電極の一方における電圧降下分が含まれてしまうからである。
【００２４】
請求項６記載の抵抗率計は、請求項４記載の抵抗率計において、前記一対の基準体測定用電極間の電圧又は前記一対の試料体測定用電極間の電圧が常に一定になるように、前記電流供給部から流れる前記電流を制御する電圧調整部を更に備えた、というものである。請求項７記載の抵抗率計は、請求項５記載の抵抗率計において、前記接地点に対する前記基準体測定用電極の電圧又は前記接地点に対する前記試料体測定用電極の電圧が常に一定になるように、前記電流供給部から流れる前記電流を制御する電圧調整部を更に備えた、ものである。請求項８記載の抵抗率計は、請求項１〜５記載の抵抗率計において、前記電流供給部から流れる前記電流を常に一定になるように制御する電流調整部を更に備えた、というものである。
【００２５】
電圧又は電流を一定にすることにより、温度特性の影響を受ける成分が抵抗率差に含まれなくなる。そのため、温度特性の影響を受けない抵抗率測定が可能となる。
【００２６】
請求項９記載の抵抗率計は、請求項１〜８記載の抵抗率計において、前記基準体及び前記試料体は液体、固体又はこれらの混合物である、というものである。
【００２７】
本発明は、液体、固体、液体と固体との混合物等、多種多様な物質の抵抗率測定に適する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る抵抗率計によれば、基準体に接した基準体用電極と試料体に接した試料体用電極との双方に電流を流すことにより、基準体と試料体との抵抗率差を瞬時に得ることができるので、試料体に含まれる物質の測定を簡便化できる。また、本発明は、各請求項毎に次の効果も奏する。
【００２９】
請求項３記載の抵抗率計によれば、基準体用電極を有する基準体収容部と試料体用電極を有する試料体収容部とを備えたことにより、基準体収容部及び試料体収容部にそれぞれ基準体及び試料体を入れて、これらの抵抗率差を測定できる。
【００３０】
請求項４記載の抵抗率計によれば、一対の測定用電極が一対の通電用電極間に設けられていることにより、電極の汚れや電界分布の影響を排除して抵抗率を測定できるので、測定精度を向上できる。
【００３１】
請求項５記載の抵抗率計によれば、一つの測定用電極が一対の通電用電極間に設けられていることにより、測定精度をある程度維持したまま、構成を簡素化できる。
【００３２】
請求項６〜８記載の抵抗率計によれば、電圧又は電流を一定にすることにより、温度特性の影響を受ける成分が抵抗率差に含まれなくなるので、温度特性の影響を受けない抵抗率測定を実現できる。
【００３３】
請求項９記載の抵抗率計によれば、液体、固体、液体と固体との混合物等、多種多様な物質の抵抗率測定に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、本発明に係る抵抗率計の第一実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、特許請求の範囲における「基準体」、「試料体」、「基準体収容部」及び「試料体収容部」は、それぞれ「基準液」、「試料液」、「セル」及び「セル」と具体化して言い換える。
【００３５】
本実施形態の抵抗率計１０は、基準となる基準液Ｓを収容するセル１２ｓと、被測定対象となる試料液Ｘを収容するセル１２ｘと、セル１２ｓ内に設けられ基準液Ｓに浸漬される基準液通電用の電極ｓ１，ｓ４及び基準液測定用の電極ｓ２，ｓ３と、セル１２ｘ内に設けられ試料液Ｘに浸漬される試料液通電用の電極ｘ１，ｘ４及び試料液測定用の電極ｘ２，ｘ３と、電極ｓ１，ｓ４間と電極ｘ１，ｘ４間とを直列に接続して電流ｉを流す電流供給部１４と、電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓと電極ｘ２，ｘ３間の電圧Ｖｘとの電圧差Ｖを検出する電圧差検出部１６と、電流ｉを常に一定になるように制御する電流調整部１８と、を備えている。
【００３６】
セル１２ｓ，１２ｘは、どちらも同じ形状（例えば円筒状）であり、流入出用の開閉弁（符号省略）が設けられている。なお、セル１２ｓ，１２ｘは、互いに異なる形状にしてもよい。
【００３７】
電極ｓ１〜ｓ４及び電極ｘ１〜ｘ４は、電流ｉの流れる方向に沿って等間隔に配設されている。電極ｓ１〜ｓ４及び電極ｘ１〜ｘ４の形状は、例えば環状、板状、棒状、網状、針状、突起状等どのようなものでもよいが、基準液Ｓや試料液Ｘの流れを妨げないものであることが望ましい。なお、電極ｓ１〜ｓ４及び電極ｘ１〜ｘ４は、全て等間隔にする必要もないし、全て同形状にする必要もない。例えば、通電用の電極ｓ１，ｓ４を板状にして、測定用の電極ｓ２，ｓ３を針状にしてもよい。
【００３８】
電流供給部１４は、交流電源１４１及びその配線（符号省略）からなる。交流電源１４１の代わりに、直流電源を用いてもよい。
【００３９】
電圧差検出部１６は、電極ｓ２，ｓ３間の電圧を増減する増幅器１６ｓと、電極ｘ２，ｘ３間の電圧を増減する増幅器１６ｘと、増幅器１６ｓの出力電圧Ｖｓと増幅器１６ｘの出力電圧Ｖｘとを入力してこれらの電圧差Ｖを出力する減算器１６１と、減算器１６１から出力された電圧差Ｖを測定する電圧計１６２と、を備えている。電圧計１６２は、電圧差Ｖをそのまま又は抵抗率に換算して表示する表示手段を備えている。電圧差Ｖは、電圧差検出部１６から信号Ｖｐとして出力される。
【００４０】
電流調整部１８は、交流電源１４１の出力電圧を増減するＡＧＣ（Auto Gain Control）用の増幅器１８１と、電流検出用の抵抗器１８２と、電流ｉに対応する抵抗器１８２での電圧降下分を増幅する増幅器１８３と、増幅器１８３の出力電圧を整流する整流器１８４と、整流器１８４の出力電圧を平滑して増幅器１８１へフィードバックするツェナーダイオード１８５、コンデンサ１８６及び抵抗器１８７と、を備えている。
【００４１】
次に、抵抗率計１０の作用について説明する。
【００４２】
セル１２ｓ内に基準液Ｓを満たし、セル１２ｘ内に試料液Ｘを満たし、電極ｓ１，ｓ４間及び電極ｘ１，ｘ４間に電流供給部１４から電流ｉを流す。電極ｓ１，ｓ４間と電極ｘ１，ｘ４間とは直列に接続されているので、電極ｓ１，ｓ４間に流れる電流と電極ｘ１，ｘ４間に流れる電流は等しく電流ｉである。そして、電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓと電極ｘ２，ｘ３間の電圧Ｖｘとの電圧差Ｖを、電圧差検出部１６で検出する。
【００４３】
ここで、電極ｓ２，ｓ３間の抵抗値をＲｓ、電極ｘ２，ｘ３間の抵抗値をＲｘ、セル構造、電極構造、増幅率等に起因する係数をｋとすると、Ｖｓ＝ｋ・Ｒｓ・ｉ、Ｖｘ＝ｋ・Ｒｘ・ｉとなる。したがって、Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓ＝（Ｒｘ−Ｒｓ）（ｋ・ｉ）であるから、電圧差Ｖは基準液Ｓと試料液Ｘとの抵抗差ΔＲ（＝Ｒｘ−Ｒｓ）に対応する。このように、基準液Ｓと試料液Ｘとの抵抗差ΔＲが瞬時に得られるので、試料液Ｘに含まれる物質の種類や量の測定が簡便になる。このとき、温度変化に伴って抵抗値Ｒｘ，Ｒｓが変化しても、電流ｉが常に一定であり、かつ電圧差Ｖの温度変化分が相殺されるので、抵抗差ΔＲは温度変化の影響を受けない。なお、抵抗差ΔＲと試料液Ｘに含まれる物質との関係は予め測定しておく。また、基準液Ｓと試料液Ｘとで、セル構造及び電極構造が同じであることから、抵抗差ΔＲは抵抗率差に対応する。
【００４４】
また、測定用の電極ｓ２，ｓ３は通電用の電極ｓ１，ｓ４間に設けられ、測定用の電極ｘ２，ｘ３は通電用の電極ｘ１，ｘ４間に設けられている。測定用の電極ｓ２，…は、電圧測定専用であるため電流がほとんど流れないので、電極表面の汚れでの電圧降下が無視できる。また、通電用の電極ｓ１，…の内側に測定用の電極ｓ２，…が位置するので、測定用の電極ｓ２，…周辺の電界分布が均一になる。したがって、電極の汚れや電界分布の影響を受け難い測定が可能となる。
【００４５】
次に、抵抗率計１０の使用方法及び温度補償について、更に具体的に説明する。
【００４６】
液体に溶解している一つの物質を測定することは、一般にかなり困難である。基準の液体と試料の液体との抵抗率を比較すれば、その差から容易に溶解物質の量を測定できる。しかし、二つの液体の抵抗率の差を測定するには、かなり面倒な方法になったり手間がかかったりする。そこで、本実施形態の抵抗率計１０を用いて、容易かつ正確に抵抗率を測定できることを説明する。なお、気体については、試験水に空気中の測定対象気体を吸収させて、適当な処理をすることにより、その抵抗率の変化を見て測定できる。
【００４７】
まず、二つの測定用のセル１２Ｓ，１２Ｘに、それぞれ四電極法の電極ｓ１〜ｓ４，ｘ１〜ｘ４を施しておく。セル１２Ｓには基準液Ｓを、セル１２Ｘには試料液Ｘを入れる。電極ｓ１，ｓ４，ｘ１，ｘ４を直列に接続し、両セル１２Ｓ，１２Ｘに同一の電流ｉが流れるように配線する。また、常に電流ｉが一定になるように、電流調整部１８によって増幅器１８１のゲインを調整する。
【００４８】
ここで、電極ｓ２，ｓ３間の電圧をＶｓ、抵抗値をＲｓ、電極ｘ２，ｘ３間の電圧をＶｘ、抵抗値をＲｘとする。この条件下で下記の式が成り立つ。
Ｖｓ＝ｋ・Ｒｓ・ｉ            （１）
Ｖｘ＝ｋ’・Ｒｘ・ｉ          （２）
ただし、ｋ，ｋ’：セル構造、電極構造、増幅器の利得などで決まる定数。
【００４９】
予め、二つのセル１２Ｓ，１２Ｘに同じ基準液Ｓを入れて、増幅器１６ｘの利得を調整することにより、Ｖｓ＝Ｖｘとしておく。すなわちｋ＝ｋ’としておく。この作業は、一度ｋ’を設定してしまえば、毎回行う必要はない。
【００５０】
次に、セル１２Ｘに試料液Ｘを入れる。試料液Ｘに溶質が溶け込んでいると、試料液Ｘの抵抗値Ｒｘが変化し、この変化分が目的の情報であるから、電圧差Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓを求める。
Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓ＝ｋ・Ｒｘ・ｉ−ｋ・Ｒｓ・ｉ
＝（Ｒｘ−Ｒｓ）（ｋ・ｉ）                  （３）
∴  ΔＲ＝Ｒｘ−Ｒｓ＝Ｖ／（ｋ・ｉ）          （４）
このように、抵抗差ΔＲは電圧差Ｖに比例した値として計測される。
【００５１】
また、温度変化に伴い、抵抗値ＲｓがＲｓ’＝Ｒｓ＋ΔＲｓに変化し、抵抗値ＲｘがＲｘ’＝Ｒｘ＋ΔＲｘに変化したとする。このとき、電流ｉは、常に一定になるように制御されているので、温度変化の影響を受けない。また、ΔＲｓ＝ΔＲｘと近似できるので、電圧差Ｖは、式（３）から明らかなように、温度変化分が除去される。したがって、式（４）から明らかなように、抵抗差ΔＲには、温度変化に伴って変化する成分が含まれない。つまり、温度補償が自動的に行われる。
【００５２】
なお、本実施形態では四電極法を用いているが、精度を問題にしなければ四電極法に代えて二電極法又は三電極法としてもよい。二電極法の場合は、二つのセルを並列に接続してもよい。このときは、基準液用電極間と試料液用電極間とに同じ電圧が印加されるので、基準液用電極間と試料液用電極間との電流差が、基準液と試料液との抵抗率差に対応する。また、電圧差検出部１６及び電流調整部１８は、前述の機能を有すればどのような構成にしてもよい。また、温度変化に伴い、抵抗値ＲｓがＲｓ’＝Ａ・Ｒｓに変化し、抵抗値ＲｘがＲｘ’＝Ｂ・ΔＲｘに変化し、かつＡ＝Ｂと近似できる場合は、Ｖ＝Ｖｘ／Ｖｓとすることにより、Ｖから温度変化分を除去することができる。
【００５３】
図２は、本発明に係る抵抗率計の第二実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５４】
本実施形態の抵抗率計２０では、図１における電流調整部１８に代えて、電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓが常に一定になるように電流ｉを制御する電圧調整部２８を備えている。電圧調整部２８は、交流電源１４１の出力電圧を増減するＡＧＣ用の増幅器１８１と、電圧Ｖｓを整流する整流器１８４と、整流器１８４の出力電圧を平滑して増幅器１８１へフィードバックするツェナーダイオード１８５、コンデンサ１８６及び抵抗器１８７と、を備えている。
【００５５】
前述の式（１），（２）において、ｋ＝ｋ’とすると、次式
Ｖｘ＝（Ｒｘ／Ｒｓ）Ｖｓ          （５）
が得られる。ここで、温度変化によって同率に変化しＲｘ→Ｒｘ’＝ｐＲｘ、Ｒｓ→Ｒｓ’＝ｐＲｓになったとすると、式（５）は、
Ｖｘ＝（Ｒ’ｘ／Ｒｓ’）Ｖｓ
＝（ｐＲｘ／ｐＲｓ）Ｖｓ
＝（Ｒｘ／Ｒｓ）Ｖｓ          （６）
となる。ここでＶｓ＝一定であるから、式（６）から明らかなように、Ｖｘは温度変化の成分を含まずにＲｘだけに比例している。したがって、Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓも温度変化の成分を含まない。つまり、温度補償が自動的に行われる。このように、抵抗率計２０も、図１の抵抗率計１０と同様の作用及び効果を奏する。
【００５６】
図３は、本発明に係る抵抗率計の第三実施形態を示す回路図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１又は図２と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の抵抗率計３０では、三電極法を用いて測定するために、試料液通電用の電極ｘ１１，ｘ１２と、電極ｘ１１，ｘ１２間に設けられた試料液測定用の電極ｘ１３と、基準液通電用の電極ｓ１１，ｓ１２と、電極ｓ１１，ｓ１２間に設けられた基準液測定用の電極ｓ１３と、を備えている。また、電流供給部１４は、電極ｘ１１，ｘ１２間と電極ｓ１１，ｓ１２間とを接地点３１を挟んで直列に接続して電流ｉを流す。電圧差検出部３６は、接地点３１に対する電極ｘ１３の電圧Ｖｘと接地点３１に対する電極ｓ１３の電圧−Ｖｓとの電圧差Ｖを検出する。電圧調整部２８は、接地点３１に対する電極ｘ１３の電圧Ｖｘが常に一定になるように電流ｉを制御する。
【００５８】
電圧差検出部３６は、接地点３１に対する電極ｘ１３の電圧を増減する増幅器３６ｘと、接地点３１に対する電極ｓ１３の電圧を増減する増幅器３６ｓと、増幅器３６ｘの出力電圧Ｖｘと増幅器３６ｓの出力電圧−Ｖｓとを入力してこれらの絶対値の電圧差Ｖを出力する加算器３６１と、加算器３６１から出力された電圧差Ｖを測定する電圧計１６２と、を備えている。増幅器３６ｘ，３６ｓは、一般の増幅器と同様に接地点（図示せず）を有しているので、入力端子が一本でも各電圧を測定できる。
【００５９】
第一及び第二実施形態が四電極法を用いているのに対して、本実施形態では三電極法を用いている。したがって、抵抗率計３０は、電極数が少ないので、構成が簡単になるものの、測定精度がやや落ちる。その理由は、接地点３１に対する電極ｘ１３の電圧に電極ｘ１２における電圧降下分が含まれ、接地点３１に対する電極ｓ１３の電圧に電極ｓ１１における電圧降下分が含まれてしまうからである。このように、抵抗率計３０も、図１の抵抗率計１０や図２の抵抗率計２０と、ほぼ同様の作用及び効果を奏する。なお、電圧調整部２８に代えて、電流ｉを常に一定になるように制御する電流調整部を用いてもよい。
【００６０】
以上の第一乃至第三実施形態では液体の抵抗率測定を例示したが、本発明は固体の抵抗率測定にも使用できる。例えば、金属材料を作成中に組成を少しずつ変化させたときの抵抗率を測定する場合、組成を変化させない物を基準体とし、形状が同じで組成の異なる物を試料体として、これらに針状の電極を接触させて抵抗率を測定することができる。同様に、半導体の不純物分布を調べるときなどの比抵抗測定にも使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る抵抗率計は、液体や固体の抵抗率を測定する抵抗率計としてはもちろんのこと、液体の抵抗率を介して液体中に含まれる物質の量又は変化量を測定する濃度計等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る抵抗率計の第一実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明に係る抵抗率計の第二実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明に係る抵抗率計の第三実施形態を示す回路図である。
【図４】従来の抵抗率計を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０，２０，３０  抵抗率計
１２ｓ  セル（基準体収容部）
１２ｘ  セル（試料体収容部）
１４  電流供給部
１６，３６  電圧差検出部（抵抗率差検出部）
１８  電流調整部
２８  電圧調整部
３１  接地点
ｉ  電流
Ｓ  基準液（基準体）
ｓ１，ｓ４  電極（基準体通電用電極）
ｓ２，ｓ３  電極（基準体測定用電極）
ｓ１１，ｓ１２  電極（基準体通電用電極）
ｓ１３  電極（基準体測定用電極）
Ｘ  試料液（試料体）
ｘ１，ｘ４  電極（試料体通電用電極）
ｘ２，ｘ３  電極（試料体測定用電極）
ｘ１１，ｘ１２  電極（試料体通電用電極）
ｘ１３  電極（試料体測定用電極）
【図１】
2005147938.tif 000003
【図２】
2005147938.tif 000004
【図３】
2005147938.tif 000005
【図４】
2005147938.tif 000006